DE102012223662B4 - A method of generating a high frequency power and power supply system with a power converter for supplying a load with power - Google Patents

A method of generating a high frequency power and power supply system with a power converter for supplying a load with power Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung, die einer Last zuführbar ist, indem ein Analogsignal durch einen DAC (41) erzeugt und in einem Verstärkerpfad (31–36) verstärkt wird, wobei die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, indem einem Digitalsignaleingang des DAC (41) eine Folge von Digitalwerten zugeführt wird, aus denen der DAC (41) das Analogsignal erzeugt und die Folge von Digitalwerten erzeugt wird, indem ein in einem Signal-Datenspeicher (61) abgelegter Signal-Datenwert mit einem in einem Amplituden-Datenspeicher (62) abgelegten Amplituden-Datenwert multipliziert wird.A method for generating a high-frequency power that can be supplied to a load by generating an analog signal by a DAC (41) and amplifying it in an amplifier path (31-36), wherein the amplitude of the analog signal is modulated, characterized in that the amplitude of the analog signal is modulated by supplying to a digital signal input of the DAC (41) a sequence of digital values from which the DAC (41) generates the analog signal and generates the sequence of digital values by a signal data value stored in a signal data memory (61) is multiplied by an amplitude data stored in an amplitude data memory (62).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung, die einer Last zuführbar ist, indem ein Analogsignal durch einen Digital-Analog-Wandler (DAC) erzeugt und in einem Verstärkerpfad verstärkt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for generating a high-frequency power that can be supplied to a load by an analog signal generated by a digital-to-analog converter (DAC) and amplified in an amplifier path, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Leistungsversorgungssystem mit einem Leistungswandler, der zur Versorgung einer Last mit Leistung mit der Last verbindbar ist, wobei der Leistungswandler einen ersten Verstärkerpfad aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.The invention further relates to a power supply system having a power converter connectable to the load for supplying a load with power, the power converter having a first amplifier path according to the preamble of claim 6.

Die DE 603 16 022 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des Wirkungsgrads eines Senders. Eine Sendevorrichtung in einem drahtlosen mobilen Gerät umfasst einen Codierer und Modulator, der aus einem Eingangssignal ein codiertes und moduliertes Sendesignal sowie ein Datenindikatorsignal entsprechend der Art des codierten und modulierten Sendesignals erzeugt. Ein Digital-Analog-Wandler ist an den Codierer und Modulator gekoppelt und erzeugt ein Analogdarstellungssignal des codierten und modulierten Sendesignals.The DE 603 16 022 T2 describes a method and apparatus for optimizing the efficiency of a transmitter. A transmitting device in a wireless mobile device comprises an encoder and modulator which generates from an input signal a coded and modulated transmission signal and a data indicator signal according to the type of the coded and modulated transmission signal. A digital-to-analog converter is coupled to the encoder and modulator and generates an analog representation signal of the encoded and modulated transmit signal.

Aus Wikipedia: Lookup-Tabellen ist es bekannt, dass Lookup-Tabellen in der Informatik und in der Digitaltechnik verwendet werden, um Informationen statisch zu definieren und diese zur Laufzeit des Programms – zur Vermeidung aufwändiger Berechnungen oder hohen Speicherverbrauchs – zu benutzen.From Wikipedia: lookup tables it is known that lookup tables are used in computer science and digital technology to statically define information and use it at runtime of the program - to avoid time-consuming calculations or high memory consumption.

Die WO 2008/150136 A1 befasst sich mit einer Arcerkennungseinrichtung und einem Verfahren zur Arcüberwachung.The WO 2008/150136 A1 deals with an arc detection device and a method for arc monitoring.

Die US 2005/0237035 A1 beschreibt ein Steuerungssystem für eine Leistungsversorgung.The US 2005/0237035 A1 describes a control system for a power supply.

Leistungsversorgungssysteme, insbesondere Systeme, die Leistung bei Frequenzen > 1 MHz erzeugen, werden beispielsweise zur Laseranregung, in Plasmabeschichtungsanlagen oder auch für Induktionsanwendungen verwendet. In derartigen Leistungsversorgungssystemen werden häufig mehrere Verstärker verwendet, um daraus eine Gesamtleistung des Leistungsversorgungssystems zu erzeugen. Die von den einzelnen Verstärkern erzeugten Leistungssignale sind häufig nicht phasensynchron. Auch können die Leistungssignale unterschiedliche Amplituden aufweisen. Die Ausgangsleistungen der einzelnen Verstärker, d. h. die Leistungssignale, müssen häufig zu einer Gesamtleistung kombiniert werden, z. B. mittels Kombinierern (Combiner), oder direkt an einer Last, z. B. einer Plasmaelektrode oder einer Gaslaserelektrode. Zum Kombinieren der Ausgangsleistungen sind häufig feste Phasenbeziehungen der Ausgangsleistungen erforderlich. Außerdem sollte die Ausgangsleistung der Verstärker bezüglich ihrer Amplitude zueinander abgestimmt werden.Power supply systems, in particular systems that generate power at frequencies> 1 MHz, are used for example for laser excitation, in plasma coating systems or for induction applications. In such power supply systems, multiple amplifiers are often used to generate a total power from the power supply system. The power signals generated by the individual amplifiers are often not phase synchronous. Also, the power signals may have different amplitudes. The output power of each amplifier, d. H. the power signals often have to be combined into a total power, e.g. B. by combiners (combiner), or directly to a load, eg. B. a plasma electrode or a gas laser electrode. For combining the output powers, fixed phase relationships of the output powers are often required. In addition, the output power of the amplifiers should be matched in amplitude to each other.

Problematisch ist weiterhin, dass es bei derartigen Systemen schwierig ist, die Leistung und insbesondere den Ionisierungsgrad in der Last einzustellen.A further problem is that it is difficult in such systems to adjust the power and in particular the degree of ionization in the load.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Leistungsversorgungssystem bereit zu stellen, mit denen die Leistung in der Last, insbesondere ein Ionisierungsgrad des Plasmas, eingestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a power supply system with which the power in the load, in particular a degree of ionization of the plasma, can be adjusted.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Als Last kommt insbesondere ein Plasmaprozess oder ein Gaslaserprozess in Frage. Durch die Amplitudenmodulation des Analogsignals kann die Leistung, die in die Last geliefert wird, geregelt werden und so beispielsweise der Ionisierungsgrad eines Plasmas in einer Plasmalast besonders einfach eingestellt und gesteuert werden. Plasmalast kann ein Bearbeitungsplasma zum Ätzen oder Beschichten oder auch ein einen Gaslaser anregendes Plasma sein Die Amplitude des Analogsignals wird moduliert, indem einem Digitalsignaleingang des DAC eine Folge von Digitalwerten zugeführt wird, aus denen der DAC das Analogsignal erzeugt. Auf diese Art und Weise kann ein Analogsignal besonders schnell und exakt erzeugt werden.This object is achieved according to the invention by a method for generating a high-frequency power, with the features of claim 1. As a load is in particular a plasma process or a gas laser process in question. By the amplitude modulation of the analog signal, the power supplied to the load can be controlled, and thus, for example, the degree of ionization of a plasma in a plasma load can be set and controlled in a particularly simple manner. Plasma load may be a processing plasma for etching or coating, or also a gas laser exciting plasma. The amplitude of the analog signal is modulated by supplying to a digital signal input of the DAC a series of digital values from which the DAC generates the analog signal. In this way, an analog signal can be generated particularly quickly and accurately.

Die Folge von Digitalwerten wird erzeugt, indem ein in einem Signaldatenspeicher abgelegter Signaldatenwert mit einem in einem Amplitudendatenspeicher abgelegten Amplitudendatenwert multipliziert wird. Insbesondere kann die Folge von Digitalwerten erzeugt werden, indem mit Hilfe eines Zählers eine Folge von in einem Signaldatenspeicher abgelegten Signaldatenwerten ausgelesen wird, diese Folge von Signaldatenwerten einem Multiplizierer zugeführt wird, und von diesem Multiplizierer mit einem aus einem Amplitudendatenspeicher ausgelesenen Amplitudendatenwert multipliziert wird. Dabei kann ein Analogsignal eine Analogspannung sein. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Digitalsignal erzeugt werden, welches Informationen bezüglich der Signalform und der Amplitude des im DAC zu erzeugenden Analogsignals aufweist. Dies hat insbesondere dann Vorteile, wenn parallel mehrere Analogsignale erzeugt werden, die anschließend durch einen Kombinierer kombiniert werden, so dass die zu kombinierenden Signale besonders einfach und schnell aneinander angepasst werden können. Verstärkerpfade, die mit einem so generierten Analogsignal angesteuert sind, sind besonders gut für einen Parallelbetrieb mehrerer Verstärkerpfade geeignet. Die so erzeugten Leistungen können einfach am Ausgang der Verstärkerpfade kombiniert werden. Somit ergibt sich eine sehr schnell und genau abstimmbare Gesamtleistung eines Leistungswandlers.The sequence of digital values is generated by multiplying a signal data value stored in a signal data memory by an amplitude data value stored in an amplitude data memory. In particular, the sequence of digital values can be generated by reading, with the aid of a counter, a sequence of signal data stored in a signal data memory, applying this sequence of signal data values to a multiplier, and multiplying this multiplier by an amplitude data value read from an amplitude data memory. In this case, an analog signal can be an analog voltage. Thus, a digital signal can be generated in a simple manner, which has information regarding the signal shape and the amplitude of the analog signal to be generated in the DAC. This has particular advantages when several analog signals are generated in parallel, which are then combined by a combiner, so that the signals to be combined can be adapted particularly easily and quickly to each other. Amplifier paths driven by an analog signal generated in this way are especially good for one Parallel operation of several amplifier paths suitable. The power generated in this way can easily be combined at the output of the amplifier paths. This results in a very fast and exactly tunable overall performance of a power converter.

Die Amplitude des Analogsignals kann moduliert werden, indem der im Amplituden-Datenspeicher abgelegte Amplituden-Datenwert verändert wird. So kann die Amplitudenmodulation besonders schnell erfolgen. Außerdem können mehrere Verstärkerpfade so sehr schnell in ihrer Ausgangsleistung verändert werden und gleichzeitig bleibt die Synchronisierung der Verstärkerpfade untereinander unberührt.The amplitude of the analog signal can be modulated by changing the amplitude data stored in the amplitude data memory. So the amplitude modulation can be done very fast. In addition, multiple amplifier paths can be changed so very fast in their output power and at the same time the synchronization of the amplifier paths with each other remains unaffected.

Die Amplitude des Analogsignals kann moduliert werden, indem der im Signal-Datenspeicher abgelegte Signal-Datenwert verändert wird. Auch so kann die Amplitudenmodulation besonders schnell erfolgen. Außerdem können mehrere Verstärkerpfade so sehr schnell in ihrer Ausgangsleistung verändert werden und eine nichtlineare Verstärkung und Phasenschiebung bei unterschiedlichen Amplituden des Analogsignals der Verstärker kann mit berücksichtigt werden.The amplitude of the analog signal can be modulated by changing the signal data stored in the signal data memory. Even so, the amplitude modulation can be done very quickly. In addition, several amplifier paths can be changed very quickly in their output power and a non-linear amplification and phase shift at different amplitudes of the analog signal of the amplifier can be taken into account.

Einem Referenzsignaleingang des DAC kann zur Beeinflussung des Analogsignals ein Referenzsignal zugeführt werden. Insbesondere kann dadurch die Amplitude des Analogsignals moduliert werden. Somit kann das Analogsignal nicht nur durch die Folge von Digitalwerten beeinflusst werden, sondern auch durch ein Referenzsignal, welches dem Referenzsignaleingang zugeführt wird. Es stehen somit mehrere Möglichkeiten offen, das Analogsignal zu beeinflussen und exakt einzustellen, insbesondere dessen Amplitude zu modulieren.A reference signal input of the DAC can be supplied to influence the analog signal, a reference signal. In particular, this allows the amplitude of the analog signal to be modulated. Thus, the analog signal can be influenced not only by the sequence of digital values but also by a reference signal supplied to the reference signal input. There are thus several options open to influence the analog signal and adjust it exactly, in particular to modulate its amplitude.

Durch die Folge von Digitalwerten kann eine digitale Rampenfunktion realisiert werden. Unter einer digitalen Rampenfunktion versteht man eine durch digitale Werte angegebene Steigung und einen Sollwert. Zum Beispiel kann vorgegeben werden, dass die Leistung mit einer Steigung von 100 W/ms auf 1 kW gesteigert wird.Due to the sequence of digital values, a digital ramp function can be realized. A digital ramp function is a slope given by digital values and a setpoint. For example, it can be specified that the power is increased to 1 kW with a slope of 100 W / ms.

Weiterhin kann zwischen zwei Amplituden gepulst werden. Dies ist besonders einfach möglich, da dem DAC lediglich Informationen bezüglich Amplitude Phase und Frequenz zugeführt werden müssen. Die Realisierung des Pulsens mit zwei Amplituden ist daher besonders einfach und besonders schnell. Damit kann zum Beispiel in einem Simmerbetrieb die Entladung mit sehr geringer Leistung aufrecht erhalten werden, ohne dass der Material bearbeitende Plasmaprozess fortgeführt wird. Damit ist eine hoehr Ionisierungsgrad sehr viel schneller durch Leistungssteigerung möglich als wenn man neu zünden müsste.Furthermore, it is possible to pulse between two amplitudes. This is particularly easy because the DAC only information about amplitude phase and frequency must be supplied. The realization of pulsing with two amplitudes is therefore particularly simple and very fast. Thus, for example, in a simmer operation, the discharge can be maintained at very low power without continuing the plasma process processing the material. Thus, a high degree of ionization is much faster by increasing performance than if you had to re-ignite.

Das Analogsignal kann gefiltert werden. Dadurch kann ein besonders oberwellenarmes Signal am Eingang des Verstärkerpfades eingegeben werden. Dies steigert die Effizienz des Gesamtsystems.The analog signal can be filtered. As a result, a particularly low-harmonic signal at the input of the amplifier path can be entered. This increases the efficiency of the overall system.

Es kann durch mehrere DAC jeweils ein Analogsignal erzeugt werden und in einem jeweils zugeordneten Verstärkerpfad verstärkt werden. Somit können in parallelen Verstärkerpfaden relativ geringe Leistungen erzeugt werden, die anschließend zu einer Gesamtleistung zusammengeführt werden können. Für die einzelnen Verstärkerpfade können wegen der relativ geringen erzeugten Leistungen kostengünstige Bauelemente eingesetzt werden.It can be generated by several DAC each an analog signal and amplified in an associated amplifier path. Thus, relatively low powers can be generated in parallel amplifier paths, which can then be combined to form a total power. For the individual amplifier paths inexpensive components can be used because of the relatively low power generated.

Die Ausgangssignale der Verstärkerpfade können mit einem Kombinierer zu einer Gesamtleistung kombiniert werden. Somit kann auf einfache Art und Weise eine hohe Ausgangsleistung des Leistungswandlers realisiert werden.The output signals of the amplifier paths can be combined with a combiner to a total power. Thus, a high output power of the power converter can be realized in a simple manner.

Die Signaldatenspeicher und Amplitudendatenspeicher können von einem übergeordneten Speicher beschrieben werden. Durch den übergeordneten Speicher kann somit der Inhalt der den DAC zugeordneten Speicher bestimmt und beeinflusst werden.The signal data memories and amplitude data memories can be described by a higher-level memory. The content of the memory allocated to the DAC can thus be determined and influenced by the higher-level memory.

Die DAC können unter Berücksichtigung der Signallaufzeiten und Verstärkungsfaktoren in den einzelnen Verstärkerpfaden angesteuert werden. Somit kann eine besonders genaue Gesamtleistung eingestellt werden..The DAC can be controlled taking into account the signal propagation times and gain factors in the individual amplifier paths. Thus, a particularly accurate overall performance can be adjusted.

Die erzeugte Gesamtleistung und/oder eine von der Last reflektierte Leistung kann erfasst und einer übergeordneten Steuerung zugeführt werden. Somit ist eine besonders genaue Regelung und Steuerung der Gesamtleistung möglich.The total generated power and / or a power reflected from the load can be detected and fed to a higher-level controller. Thus, a particularly accurate control and control of the overall performance is possible.

In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Leistungsversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Insbesondere ist eine besonders schnelle und flexible Amplitudenmodulation möglich, die an Plasma- und Laseranwendungen genutzt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Leistungsversorgungssystem ist die Amplitudenmodulation eines Leistungswandlers mit beliebiger Einhüllender zur Steuerung beispielsweise des Ionisierungsgrads des Plasmas möglich.The scope of the invention also includes a power supply system having the features of claim 6. In particular, a particularly fast and flexible amplitude modulation is possible, which can be used in plasma and laser applications. With the power supply system according to the invention, the amplitude modulation of a power converter with any envelope for controlling, for example, the degree of ionization of the plasma is possible.

Dem DAC ist eine Logikschaltungseinheit zur Erzeugung eines dem DAC zugeführten Digitalsignals vorgeschaltet, wobei die Logikschaltungseinheit einen Signaldatenspeicher, in dem Signaldatenwerte zur Erzeugung einer Analogsignalform abgelegt sind, einem Amplitudendatenspeicher, in dem Amplitudendatenwerte zur Beeinflussung der Amplituden der Analogsignale abgelegt sind, und einen Multiplikator zur Multiplikation der Signaldatenwerte mit den Amplitudendatenwerten aufweist.The DAC is preceded by a logic circuit unit for generating a digital signal supplied to the DAC, wherein the logic circuit unit stores a signal data memory in which signal data values for generating an analog waveform are stored, an amplitude data memory in which amplitude data values for influencing the amplitudes of the analog signals are stored Multiplier for multiplying the signal data values by the amplitude data values.

Somit kann auf einfache Art und Weise ein Digitalsignal erzeugt werden, welches Informationen bezüglich der Signalform und der Amplitude des im DAC zu erzeugenden Analogsignals aufweist. Es ergeben sich die bezüglich des Verfahrens erwähnten Vorteile.Thus, a digital signal can be generated in a simple manner, which has information regarding the signal shape and the amplitude of the analog signal to be generated in the DAC. This results in the advantages mentioned with regard to the method.

Die Signaldatenwerte können insbesondere eine Phaseninformation und/oder eine Frequenzinformation für das zu erzeugende Analogsignal aufweisen.The signal data values may in particular comprise phase information and / or frequency information for the analog signal to be generated.

Es können zumindest zwei Verstärkerpfade vorgesehen sein, wobei jedem Verstärkerpfad ein jeweils von einem DAC aus einem Digitalsignal erzeugtes Analogsignal zugeführt ist und jedem DAC eine Logikschaltungseinheit vorgeschaltet ist. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise für hohe Ausgangsleistungen. Damit lassen sich Fertigungsaufwand und Kosten sparen. Außerdem wird ein solcher Aufbau zuverlässiger. Ein solcher Leistungswandler ist besonders gut kalibrierbar und abstimmbar.At least two amplifier paths can be provided, each amplifier path being supplied with an analog signal generated by a digital signal from a DAC, and a logic circuit unit being connected upstream of each DAC. This measure results in a particularly compact design for high output power. This can save manufacturing costs and costs. In addition, such a structure becomes more reliable. Such a power converter is particularly easy to calibrate and tune.

Es kann eine digitale Logikschaltung vorgesehen sein, die mit der oder den Logikschaltungseinheit(en) verbunden ist. Durch die Logikschaltungseinheit können die zu multiplizierenden Datenwerte ausgewählt werden.A digital logic circuit connected to the logic circuit unit (s) may be provided. By the logic circuit unit, the data values to be multiplied can be selected.

Die digitale Logikschaltung und ein oder mehrere Logikschaltungseinheiten können in einem Logikbauelement integriert sein. Somit ergibt sich ein hoher Grad der Integration. Es müssen wenige Bauteile eingesetzt werden, was Platz spart und kostengünstig ist.The digital logic circuit and one or more logic circuit units may be integrated in a logic device. This results in a high degree of integration. It must be used few components, which saves space and is inexpensive.

Das amplitudenmodulierte Analogsignal kann eine Spannung, ein Strom oder eine Leistung sein. Mit dem Begriff „Amplitude” eines Signals ist hier die maximale Auslenkung einer periodisch verlaufenden Wechselgröße gemeint.The amplitude modulated analog signal may be a voltage, a current or a power. The term "amplitude" of a signal here means the maximum deflection of a periodically alternating variable.

Die Signaldatenwerte und/oder die Amplitudendatenwerte können in Nachschautabellen (Look-Up-Table, LUT) abgelegt sein und dort besonders einfach für eine einzustellende Signalform und Amplitude bzw. Amplitudenmodulation ausgewählt werden.The signal data values and / or the amplitude data values can be stored in look-up tables (LUT) and are particularly easy to select for a signal shape to be set and amplitude or amplitude modulation.

Der Signal- und der Amplituden-Datenspeicher können als Nachschautabellen (Look-Up-Table, LUT) ausgebildet sein. Dadurch lässt sich Speicherplatz einsparen, da in den eigentlichen Datenbeständen (mit einer hohen Anzahl von Einträgen) nur ein Kurzcode geführt und die zugehörige Langbezeichnung aus der Tabelle verwendet werden kann. In der Nachschautabelle können für bestimmte Konstellationen vorberechnete Ergebnisse oder andere Informationen definiert werden. Auf die Berechnung von Werten kann somit verzichtet werden, so dass die Analogsignale und damit die Leistung extrem schnell angepasst werden können.The signal and the amplitude data memory can be designed as look-up tables (LUT). This saves space since only a short code can be kept in the actual data files (with a high number of entries) and the associated long description can be used from the table. In the look-up table, precomputed results or other information can be defined for certain constellations. The calculation of values can thus be dispensed with, so that the analog signals and thus the power can be adapted extremely quickly.

Der DAC kann einen Referenzsignaleingang aufweisen. Dieser Referenzsignaleingang kann verwendet werden, um die Generierung des Analogsignals zu beeinflussen. Eine Veränderung des Analogsignals kann auf diese Weise besonders schnell herbeigeführt werden.The DAC may have a reference signal input. This reference signal input can be used to influence the generation of the analog signal. A change of the analog signal can be brought about very quickly in this way.

Dem Referenzsignaleingang kann eine Ansteuerschaltung vorgeschaltet sein. Mit Hilfe einer solchen Ansteuerschaltung kann das Eingangssignal des Referenzsignaleingangs schnell verändert werden, um dadurch auch schnell eine Veränderung des erzeugten Analogsignals, insbesondere dessen Amplitudenmodulation, zu bewirken.The reference signal input may be preceded by a drive circuit. With the aid of such a drive circuit, the input signal of the reference signal input can be changed rapidly, thereby also quickly causing a change in the generated analog signal, in particular its amplitude modulation.

Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich, wenn der DAC und die zugeordneten Logikschaltungseinheiten in einem Direkt-Digital-Synthese (DDS-Baustein) integriert sind.A particularly compact construction results when the DAC and the associated logic circuit units are integrated in a direct digital synthesis (DDS module).

Wenn zwischen dem DAC und dem Verstärkerpfad eine Filteranordnung zur Filterung des Analogsignals vorgesehen ist, kann ein besonders oberwellenarmes Signal am Eingang des Verstärkerpfades eingegeben werden. Das vermindert störende Oberwellen im Verstärkerpfad. Diese steigert die Effizienz des Gesamtsystems.If a filter arrangement for filtering the analog signal is provided between the DAC and the amplifier path, a particularly low-harmonic signal can be input at the input of the amplifier path. This reduces annoying harmonics in the amplifier path. This increases the efficiency of the overall system.

Der Leistungswandler kann mehr als zwei Verstärkerpfade aufweisen, denen jeweils ein DAC zugeordnet ist, der dem jeweiligen Verstärkerpfad ein Analogsignal zuführt. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise für hohe Ausgangsleistungen. Ein solcher Leistungswandler ist besonders gut abstimmbar.The power converter can have more than two amplifier paths, to each of which a DAC is assigned, which supplies an analog signal to the respective amplifier path. This measure results in a particularly compact design for high output power. Such a power converter is particularly well tuned.

Die Verstärkerpfade können mit einem Kombinierer zur Kombination der in den Verstärkerpfaden erzeugten Leistungen zu einer Gesamtleistung verbunden sind. Hierbei können relativ einfache Kombinierer verwendet werden, die günstiger in der Herstellung sind, aber hohe Anforderungen hinsichtlich der Phasenlage, Amplituden und Frequenzen der Eingangssignale stellen. Der Leistungswandler kann hierdurch in besonders kompakter Bauweise und kostengünstig aufgebaut werden.The amplifier paths may be combined with a combiner to combine the power generated in the amplifier paths into a total power. In this case, relatively simple combiners can be used, which are cheaper to produce, but place high demands on the phase position, amplitudes and frequencies of the input signals. The power converter can thereby be constructed in a particularly compact design and cost.

Der Kombinierer zur Kombination der in den Verstärkerpfaden erzeugten Leistungen kann ohne Ausgleichsimpedanzen für Eingangssignale ungleicher Stärke und/oder Phasenlage ausgelegt sein. Ein solcher Kombinierer ist besonders energiesparend und kostengünstig. Außerdem kann ein solcher Kombinierer sehr kompakt und mit wenigen Bauteilen aufgebaut werden.The combiner for combining the power generated in the amplifier paths can be designed without compensation impedances for input signals of unequal strength and / or phase. Such a combiner is particularly energy-efficient and cost-effective. In addition, such a Combiner very compact and can be built with few components.

Die Verstärkerpfade können Transistoren in LDMOS-Technologie aufweisen. LDMOS steht für „laterally diffused metal oxide semiconductor”. Das sind MOSFETs, die bisher vor allem im GHz-Bereich Anwendung fanden. Die Verwendung dieser Transistoren im Bereich unter 200 MHz ist bislang noch nicht bekannt. Beim Einsatz in Verstärkern zur Erzeugung einer Leistung, die einem Plasmaprozess oder einem Laser zuführbar ist, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich diese Transistoren in LDMOS-Technologie sehr viel zuverlässiger verhalten als vergleichbare herkömmliche MOSFETs. Dies kann auf eine sehr viel höhere Strombelastbarkeit zurückzuführen sein. Insbesondere bei Versuchen mit mehreren Verstärkerpfaden und bei Frequenzen von 3,4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz und 162 MHz haben diese Transistortypen eine besonders hohe Zuverlässigkeit gezeigt. Ein weiterer Vorteil dieser Transistortypen gegenüber herkömmlichen MOSFETs besteht darin, dass die identischen Transistoren für die genannten Frequenzen (3,4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz und 162 MHz) einsetzbar sind. Damit lassen sich nun mit einer sehr ähnlichen oder auch mit einer gleichen Topologie Verstärker- und Leistungsversorgungssysteme aufbauen, die bei Frequenzen über mehrere Dekaden im Bereich von 1 MHz bis 200 MHz einsetzbar sind. Das sind Frequenzen, wie sie in Plasmaprozessen und zur Gaslaseranregung oft benutzt werden. Die Frequenz ist durch einfache Veränderung der Ansteuerung der Digital-Analog-Wandler einstellbar, die Amplitude durch Veränderung der Werte im Digitalspeicher bzw. in den Nachschautabellen oder über den Referenzsignaleingang des Digital-Analog-Wandlers. Herkömmliche MOSFETs haben bei diesen Frequenzen betrieben an Plasmaprozessen oftmals Probleme, wenn zu viel in den Plasmaprozess gelieferte Leistung reflektiert wird. Deswegen musste die erzeugte Leistung oft begrenzt werden, um die reflektierte Leistung nicht über eine kritische Grenze ansteigen zu lassen. Damit ließen sich die Plasmaprozesse nicht immer sicher zünden oder im gewünschten Leistungsbereich betreiben. Außerdem wurden aufwändige regelbare Impedanzanpassungsschaltungen vorgesehen, um diese Nachteile zu beheben. LDMOS-Transistoren sind nun besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn mit reflektierter Leistung in erheblichem Maß zu rechnen ist, wie dies beispielsweise bei der Versorgung von Plasmaprozessen der Fall ist. In Verbindung mit dem oben erwähnten Kombinierer besteht der Vorteil der LDMOS-Transistoren darin, dass sehr viel höhere reflektierte Leistungen von den Transistoren aufgenommen werden können. Dadurch werden die Anforderungen an zusätzliche zwischen Leistungsversorgungssystem und Last geschaltete Impedanzanpassungsnetzwerke niedriger und es können bei diesen Impedanzanpassungsnetzwerken Kosten für Bauteile und Regelung eingespart werden.The amplifier paths may comprise transistors in LDMOS technology. LDMOS stands for "laterally diffused metal oxide semiconductor". These are MOSFETs, which have so far been used mainly in the GHz range. The use of these transistors in the range below 200 MHz is not yet known. When used in amplifiers to produce a power that can be supplied to a plasma process or a laser, it has surprisingly been found that these transistors behave in LDMOS technology much more reliable than comparable conventional MOSFETs. This can be due to a much higher current carrying capacity. In particular, in experiments with multiple amplifier paths and at frequencies of 3.4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz and 162 MHz, these types of transistors have shown a particularly high reliability. Another advantage of these transistor types compared to conventional MOSFETs is that the identical transistors can be used for the mentioned frequencies (3.4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz and 162 MHz). This makes it possible to build amplifier and power supply systems which can be used at frequencies over several decades in the range from 1 MHz to 200 MHz, with a very similar or identical topology. These are frequencies that are often used in plasma processes and for gas laser excitation. The frequency can be set by simply changing the control of the digital-to-analog converter, the amplitude by changing the values in the digital memory or in the look-up tables or via the reference signal input of the digital-to-analog converter. Conventional MOSFETs at these frequencies often have problems with plasma processes when too much power supplied to the plasma process is reflected. Therefore, the power generated often had to be limited so as not to increase the reflected power beyond a critical limit. Thus, the plasma processes could not always ignite safely or operate in the desired power range. In addition, sophisticated variable impedance matching circuits have been provided to overcome these disadvantages. LDMOS transistors can now be used particularly advantageously if reflected power is to be expected to a considerable extent, as is the case, for example, in the supply of plasma processes. In connection with the above-mentioned combiner, the advantage of the LDMOS transistors is that much higher reflected powers can be absorbed by the transistors. As a result, the demands on additional impedance matching networks connected between the power supply system and the load become lower, and component and control costs can be saved in these impedance matching networks.

Jedem Verstärkerpfad kann ein eigener DAC mit zugeordneter Logikschaltungseinheit zugeordnet sein, wobei ein übergeordneter Speicher, insbesondere eine Look-Up-Tabelle, vorgesehen ist, der mit den dem DAC zugeordneten Logikschaltungseinheiten verbunden ist. Durch den übergeordneten Speicher können die den DAC zugeordneten Speicher beschrieben werden. Es ergibt sich ein Gesamtsystem, welches für sehr hohe Leistungen geeignet ist und welches in kompakter Bauweise realisiert werden kann. Auch ist das System hinsichtlich der Ausgangsleistung sehr gut einstellbar und abstimmbar.Each amplifier path may be assigned its own DAC with associated logic circuit unit, a higher-level memory, in particular a look-up table, being provided, which is connected to the DAC-associated logic circuit units. The higher-level memory can be used to describe the memory allocated to the DAC. This results in an overall system which is suitable for very high powers and which can be realized in a compact design. Also, the system is very easy to set and tune in terms of output power.

Der übergeordnete Speicher kann in der Logikschaltung integriert sein. Weiterhin kann die Ansteuerschaltung für den Referenzsignaleingang zumindest eines DAC in dem Logikbauelement, das als programmierbarer Logikbaustein (PLD), insbesondere Field Programmable Gate Array (FPGA) ausgebildet sein kann, integriert sein. Die Logikschaltung kann durch einen digitalen Signalprozessor angesteuert sein.The higher-level memory can be integrated in the logic circuit. Furthermore, the drive circuit for the reference signal input of at least one DAC can be integrated in the logic component, which can be designed as a programmable logic device (PLD), in particular a field programmable gate array (FPGA). The logic circuit may be driven by a digital signal processor.

Insbesondere können zusätzlich die DAC in diesem PLD bzw. FPGA integriert sein. Weiterhin kann die Ansteuerschaltung für den Referenzsignaleingang zumindest eines DAC in einem PLD bzw. FPGA integriert sein. Das PLD bzw. FPGA kann durch einen digitalen Prozessor, insbesondere durch einen digitalen Signalprozessor (DSP) angesteuert sein. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, dass eine kompakte Bauweise für hohe Leistungen realisiert werden kann und dass der Leistungswandler sehr gut abstimmbar ist.In particular, the DAC can additionally be integrated in this PLD or FPGA. Furthermore, the drive circuit for the reference signal input of at least one DAC can be integrated in a PLD or FPGA. The PLD or FPGA can be controlled by a digital processor, in particular by a digital signal processor (DSP). These measures contribute to the fact that a compact design for high power can be realized and that the power converter is very well tuned.

Es kann eine Messeinrichtung, insbesondere ein Richtkoppler, vorgesehen sein, die mit einer Systemsteuerung verbunden ist, die wiederum die Logikschaltung zumindest mittelbar, insbesondere über einen digitalen Prozessor oder DSP, ansteuert. Dadurch kann eine sehr genaue und sehr schnelle Regelung der einem Plasmaprozess zugeführten Leistung realisiert werden.A measuring device, in particular a directional coupler, can be provided which is connected to a system controller, which in turn drives the logic circuit at least indirectly, in particular via a digital processor or DSP. This allows a very accurate and very fast control of the power supplied to a plasma process can be realized.

Die erzeugte Gesamtleistung und/oder eine von einer Last, insbesondere Plasmakammer, reflektierte Leistung kann erfasst und einer übergeordneten Steuerung zugeführt werden. Auf diese Art und Weise kann die Ausgangsleistung des Leistungswandlers gesteuert oder geregelt werden.The total power generated and / or a power reflected by a load, in particular a plasma chamber, can be detected and fed to a higher-level controller. In this way, the output power of the power converter can be controlled or regulated.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention and from the claims. The individual characteristics can each individually for themselves or to several in any combination in a variant of the invention be realized.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and will be explained below with reference to the figures of the drawing. Show it:

1 in stark schematisierter Darstellung ein Plasmasystem mit einem Leistungsversorgungssystem; 1 in a highly schematic representation of a plasma system with a power supply system;

2 in einer Blockdarstellung ein Leistungsversorgungssystem; 2 in a block diagram, a power supply system;

3 einen DDS-Baustein. 3 a DDS module.

Die 1 zeigt ein Plasmasystem 1, welches ein Leistungsversorgungssystem 2 umfasst. Das Leistungsversorgungssystem 2 weist wiederum einen Leistungswandler 3 auf, der an ein Spannungsversorgungsnetz 4 angeschlossen sein kann. Die am Ausgang des Leistungswandlers 3 erzeugte Leistung wird über ein Impedanzanpassungsnetzwerk 5 an eine Plasmakammer 6 als Last gegeben, wo ein Plasma erzeugt wird, mithilfe dessen eine Plasmabearbeitung in der Plasmakammer 6 durchgeführt werden kann.The 1 shows a plasma system 1 which is a power supply system 2 includes. The power supply system 2 again has a power converter 3 on, connected to a power supply network 4 can be connected. The at the output of the power converter 3 Power generated is via an impedance matching network 5 to a plasma chamber 6 given as a load, where a plasma is generated, by means of which a plasma treatment in the plasma chamber 6 can be carried out.

Insbesondere kann ein Werkstück geätzt werden oder kann eine Materialschicht auf ein Substrat aufgebracht werden.In particular, a workpiece can be etched or a layer of material can be applied to a substrate.

Die 2 zeigt in stark schematisierter Darstellung ein Leistungsversorgungssystem 20. Das Leistungsversorgungssystem 20 weist einen Leistungswandler 30 auf, der eine Ausgangsleistung erzeugt, die einer Last, beispielsweise einem Plasmaprozess oder einer Laseranregung, zugeführt werden kann. In dem Leistungswandler 30 sind mehrere Verstärkerpfade 3136 vorgesehen. Die Verstärkerpfade 3136 sind weitestgehend identisch aufgebaut. Daher wird nachfolgend nur noch der Verstärkerpfad 31 beschrieben. Die Verstärkerpfade 3136 weisen mehrere Verstärker 37, 38 auf, die geeignet sind, ein Analogsignal zu verstärken. Am Ende der Verstärkerpfade 3136 ist jeweils ein Verstärker 39 mit zumindest einem LDMOS-Transistor vorgesehen, dessen Ausgang direkt oder indiekt, z. B. über ein Impedanzanpassungsglied und/oder Filter, auf einen Kombinierer 40 geschaltet ist. Insbesondere sind sämtliche Ausgänge sämtlicher Verstärkerpfade 3136, insbesondere in gleicher Weise, auf den Kombinierer 40 geschaltet. Durch den Kombinierer 40 werden die Einzelleistungen der Verstärkerpfade 3136 zu einer Gesamtleistung gekoppelt.The 2 shows in a highly schematic representation of a power supply system 20 , The power supply system 20 has a power converter 30 which generates an output power that can be supplied to a load such as a plasma process or a laser excitation. In the power converter 30 are multiple amplifier paths 31 - 36 intended. The amplifier paths 31 - 36 are largely identical. Therefore, only the amplifier path will follow 31 described. The amplifier paths 31 - 36 have several amplifiers 37 . 38 which are suitable for amplifying an analog signal. At the end of the amplifier paths 31 - 36 is each an amplifier 39 provided with at least one LDMOS transistor whose output directly or indiekt, z. B. via an impedance adapter and / or filter, on a combiner 40 is switched. In particular, all outputs are all amplifier paths 31 - 36 , in particular in the same way, on the combiner 40 connected. By the combiner 40 become the individual powers of the amplifier paths 31 - 36 coupled to a total performance.

Dass die Verstärkerpfade 3136 weitestgehend identisch aufgebaut sind, bedeutet nicht zwingend, dass sie die gleiche Verstärkung besitzen. Bauteilstreuung und Toleranzen beim Aufbau der Schaltungen können zu erheblichen Differenzen in der Phase und/oder in der Amplitude der in den Verstärkerpfaden 3136 erzeugten Hochfrequenzleistungssignalen bei identischem Eingangssignal führen.That the amplifier paths 31 - 36 are constructed identically, does not necessarily mean that they have the same gain. Component dispersion and circuit design tolerances can result in significant differences in phase and / or amplitude in the amplifier paths 31 - 36 generated high frequency power signals with identical input signal.

Den Verstärkerpfaden 3136 ist jeweils ein DAC 41 vorgeschaltet, dem eine Logikschaltungseinheit 42 zugeordnet ist. Insbesondere werden dem DAC 41 aus der Logikschaltungseinheit 42 Folgen von Digitalwerten zugeführt, aus denen der DAC 41 ein analoges Ausgangssignal erzeugt, welches einem Verstärkerpfad 31 – gegebenenfalls nach Filterung durch einen optionalen Filter 55 – zugeführt wird. Der DAC 41 und die Logikschaltungseinheit 42 können in einem sogenannten Direkt-Digital-Synthese-Baustein (DDS-Baustein) 43 integriert sein, auch genannt: Direct-Digital-Synthesizer. Jedem der Verstärkerpfade 3136 ist ein eigener DDS-Baustein 43 und entsprechend ein DAC 41 und eine Logikschaltungseinheit 42 zugeordnet. Beispielhaft ist der DDS-Baustein 43 in 3 beschrieben.The amplifier paths 31 - 36 is each a DAC 41 upstream, which is a logic circuit unit 42 assigned. In particular, the DAC 41 from the logic circuit unit 42 Sequences supplied by digital values that make up the DAC 41 generates an analog output signal, which is an amplifier path 31 - if necessary after filtering through an optional filter 55 - is supplied. The DAC 41 and the logic circuit unit 42 can be used in a so-called direct digital synthesis (DDS) device 43 be integrated, also called: Direct Digital Synthesizer. Each of the amplifier paths 31 - 36 is a separate DDS building block 43 and accordingly a DAC 41 and a logic circuit unit 42 assigned. An example is the DDS module 43 in 3 described.

Die Logikschaltungseinheit 42 weist hier auf:

  • 1. einen Signal-Datenspeicher 61, in dem Signal-Datenwerte zur Erzeugung der Analogsignalform abgelegt sind,
  • 2. einen Amplituden-Datenspeicher 62, in dem Amplituden-Datenwerte zur Beeinflussung der Amplituden der Analogsignale abgelegt sind,
  • 3. einen Multiplikator 63 zur Multiplikation der Signal-Datenwerte mit den Amplituden-Datenwerten und
  • 4. einen Zähler 64, der dafür sorgt, dass in einem vorbestimmten Takt Signal-Datenwerte aus dem Signal-Datenspeicher 61 ausgelesen und dem Multiplikator zugeführt werden.
The logic circuit unit 42 indicates here:
  • 1. a signal data memory 61 in which signal data values for generation of the analog signal form are stored,
  • 2. an amplitude data memory 62 in which amplitude data values for influencing the amplitudes of the analog signals are stored,
  • 3. a multiplier 63 for multiplying the signal data values by the amplitude data values and
  • 4. a counter 64 which ensures that in a predetermined clock signal data values from the signal data memory 61 be read out and fed to the multiplier.

Sowohl der Signal-Datenspeicher 61 als auch der Amplituden-Datenspeicher 62 können als sogenannte Nachschautabellen (Look-Up-Tables, LUT) ausgebildet sein.Both the signal data memory 61 as well as the amplitude data memory 62 can be designed as so-called look-up tables (look-up tables, LUT).

Der DAC 41 weist weiterhin einen Referenzsignaleingang 44 auf, dem eine Ansteuerschaltung 45 vorgeschaltet sein kann, um ein Referenzsignal zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung 45 kann in der noch zu beschreibenden digitalen Logikschaltung (Programmable Logic Device, PLD) 46 realisiert werden. Die digitale Logikschaltung kann als eine Feld programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnung Field Programmable Gate Array (FPGA) ausgebildet sein.The DAC 41 also has a reference signal input 44 on which a drive circuit 45 may be upstream to generate a reference signal. The drive circuit 45 can be described in the Programmable Logic Device (PLD) to be described later 46 will be realized. The digital logic circuit may be implemented as a field programmable (logic) gate array Field Programmable Gate Array (FPGA).

Durch das am Referenzsignaleingang 44 eingegebene Referenzsignal kann das Ausgangssignal, also das generierte Analogsignal des DAC 41, beeinflusst, insbesondere amplitudenmoduliert, werden. Dem DDS-Baustein 43 ist die digitale Logikschaltung 46 vorgeschaltet, welche ebenfalls einen als Look-Up-Table (LUT) ausgebildeten Speicher 47 aufweist. In dem Speicher 47 können Amplituden-Datenwerte abgelegt sein, die vom Speicher 47 in den Amplituden-Datenspeicher 62 geschrieben werden können. Auch über die Wahl der Amplituden-Datenwerte kann eine Amplitudenmodulation bewirkt. Zusätzlich können auch Daten zur Phasenkorrektur abgelegt sein. Die Werte, die im Speicher 47 abgelegt sind, dienen der Kompensierung von Unterschieden in den Verstärkerpfaden (31-36) oder in nachgeschalteten Kombinierern 40. Sie können der Logikschaltungseinheit 42, insbesondere dem Amplituden-Datenspeicher 62 übergeben werden. Die digitale Logikschaltung 46 wird durch einen digitalen Prozessor, insbesondere Digitalen Signalprozessor (DSP) 48, angesteuert, der mit einer Systemsteuerung 49 über einen Datenbus 50 in Verbindung steht.By the at the reference signal input 44 input reference signal can be the output signal, ie the generated analog signal of the DAC 41 , be influenced, in particular amplitude modulated, be. The DDS building block 43 is the digital logic circuit 46 upstream, which also designed as a look-up table (LUT) memory 47 having. In the store 47 Amplitude data values may be stored by the memory 47 in the amplitude data memory 62 can be written. Also via the choice of the amplitude data values, an amplitude modulation can be effected. In addition, data for phase correction can also be stored. The values in memory 47 are used to compensate for differences in the amplifier paths ( 31-36 ) or in downstream combiners 40 , You can use the logic circuit unit 42 , in particular the amplitude data memory 62 be handed over. The digital logic circuit 46 is powered by a digital processor, especially Digital Signal Processor (DSP) 48 , driven, with a control panel 49 via a data bus 50 communicates.

Der digitale Prozessor, insbesondere Digitale Signalprozessor (DSP) 48, der Speicher 47 und die Logikschaltungseinheiten 42 können in einem Logikbauelement 58 realisiert werden. Das Logikbauelement kann als digitale Logikschaltung PLD, insbesondere FPGA 58 ausgebildet sein. Wenn auch noch die DAC 41 integriert werden, ergibt sich ein kompakter Logikbaustein 57. Der digitale Prozessor insbesondere DSP 48, der Speicher 47, die DDS-Bausteine 43 und auch die DAC 41 sowie die Filter 55 und die ersten Verstärker 37 können auf einer Leiterkarte 56 realisiert werden. Die identische Leiterkarte 56 kann für eine Vielzahl unterschiedlicher Leistungsversorgungssysteme mit unterschiedlichen Leistungen, unterschiedlichen Frequenzen und unterschiedlichen Lasten (Laser, Plasma etc.) eingesetzt werden.The digital processor, in particular Digital Signal Processor (DSP) 48 , the memory 47 and the logic circuit units 42 can in a logic device 58 will be realized. The logic component can be used as a digital logic circuit PLD, in particular FPGA 58 be educated. Even if the DAC 41 integrated, results in a compact logic device 57 , The digital processor in particular DSP 48 , the memory 47 , the DDS building blocks 43 and also the DAC 41 as well as the filters 55 and the first amplifiers 37 can on a circuit board 56 will be realized. The identical circuit board 56 Can be used for a variety of different power supply systems with different power, different frequencies and different loads (laser, plasma, etc.).

Die Ausgangsleistung des Kombinierers 40 wird über eine als Richtkoppler 51 ausgebildete Messeinrichtung an eine Last, z. B. einen Plasmaprozess, gegeben. Durch den Richtkoppler 51 kann die ausgegebene Leistung und eine von der Last reflektierte Leistung erfasst werden. Die Messsignalaufbereitung erfolgt mit Messmitteln 52, die mit dem Richtkoppler 51 in Verbindung stehen. Die Messmittel 52 sind wiederum mit der Systemsteuerung 49 verbunden. Somit kann über die Systemsteuerung 49 anhand der erfassten Ausgangsleistung und der erfassten reflektierten Leistung bestimmt werden, welche Ausgangsleistung vom Kombinierer 40 erzeugt werden soll. Entsprechend dieser Vorgabe kann die Systemsteuerung 49 den DSP 48 und dieser wiederum die digitale Logikschaltung 46 ansteuern.The output power of the combiner 40 is via a directional coupler 51 trained measuring device to a load, eg. As a plasma process given. Through the directional coupler 51 the output power and a power reflected by the load can be detected. The measurement signal conditioning is done with measuring equipment 52 connected to the directional coupler 51 keep in touch. The measuring equipment 52 are in turn with the system control 49 connected. Thus, via the Control Panel 49 determine the output power of the combiner based on the detected output power and the detected reflected power 40 should be generated. According to this specification, the system control 49 the DSP 48 and this in turn the digital logic circuit 46 drive.

In dem Speicher 47 sind Digitalwerte abgespeichert, die sowohl eine Amplitudeninformation als auch eine Phasen- und ggf. auch eine Frequenzinformation enthalten, so dass am Ausgang des DAC 41 ein Analogsignal mit einer vorgegebenen Amplitude, Frequenz- und Phasenlage erzeugt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Ausgangssignale der einzelnen Verstärkerpfade 3136 aufeinander abzustimmen, so dass diese im Kombinierer 40 gekoppelt werden können, Insbesondere können auf diese Art und Weise sehr einfache Kombinierer 40 ohne Verlust erzeugende Ausgleichsimpedanzen eingesetzt werden und eine Verlustleistung gering gehalten werden.In the store 47 Digital values are stored which contain both amplitude information and phase and possibly also frequency information, so that at the output of the DAC 41 an analog signal with a predetermined amplitude, frequency and phase can be generated. This makes it possible, the output signals of the individual amplifier paths 31 - 36 to match, so this in the combiner 40 In particular, very simple combiners can be used in this way 40 Without loss-generating compensation impedances are used and a power loss can be kept low.

Durch die erfindungsgemäße Art und Weise, ein analoges Signal zu erzeugen, kann sehr schnell die Leistung im Ausgang des Kombinierers 40 beeinflusst und verändert werden.The inventive way to generate an analog signal, the power in the output of the combiner can very quickly 40 be influenced and changed.

Claims (7)

Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung, die einer Last zuführbar ist, indem ein Analogsignal durch einen DAC (41) erzeugt und in einem Verstärkerpfad (3136) verstärkt wird, wobei die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, indem einem Digitalsignaleingang des DAC (41) eine Folge von Digitalwerten zugeführt wird, aus denen der DAC (41) das Analogsignal erzeugt und die Folge von Digitalwerten erzeugt wird, indem ein in einem Signal-Datenspeicher (61) abgelegter Signal-Datenwert mit einem in einem Amplituden-Datenspeicher (62) abgelegten Amplituden-Datenwert multipliziert wird.Method for generating a high-frequency power that can be supplied to a load by passing an analog signal through a DAC ( 41 ) and in an amplifier path ( 31 - 36 ), wherein the amplitude of the analog signal is modulated, characterized in that the amplitude of the analog signal is modulated by a digital signal input of the DAC ( 41 ) a series of digital values is supplied from which the DAC ( 41 ) generates the analog signal and generates the sequence of digital values by storing a signal in a signal data memory ( 61 ) stored signal data value with one in an amplitude data memory ( 62 ) multiplied amplitude data value is multiplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Analogsiganals moduliert wird, indem der im Amplituden-Datenspeicher (62) abgelegte Amplituden-Datenwert verändert wird.A method according to claim 1, characterized in that the amplitude of the analog signal is modulated by the amplitude in the data memory ( 62 ) stored amplitude data value is changed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, indem der im Signal-Datenspeicher (61) abgelegte Signal-Datenwert verändert wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the amplitude of the analog signal is modulated by the in the signal data memory ( 61 ) stored signal data value is changed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Analogsignals moduliert wird, indem einem Referenzsignaleingang (44) des DAC (41) zur Beeinflussung des Analogsignals ein Referenzsignal zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude of the analog signal is modulated by a reference signal input ( 44 ) of the DAC ( 41 ) is supplied to influence the analog signal, a reference signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Analogsignal durch mehrere DAC (41) erzeugt wird und in einem jeweils zugeordneten Verstärkerpfad (3136) verstärkt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in each case an analog signal (by a plurality of DAC 41 ) is generated and in an associated amplifier path ( 31 - 36 ) is strengthened. Leistungsversorgungssystem (2, 20) mit einem Leistungswandler (3, 30), der zur Versorgung einer Last mit Leistung mit der Last verbindbar ist, wobei der Leistungswandler (3, 30) einen ersten Verstärkerpfad (3136) aufweist, wobei dem ersten Verstärkerpfad (3136) ein von einem DAC (41) erzeugtes amplitudenmoduliertes Analogsignal zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem DAC (41) eine Logikschaltungseinheit (42) zur Erzeugung eines dem DAC (41) zugeführten Digitalsignals vorgeschaltet ist, wobei die Logikschaltungseinheit (42) einen Signal-Datenspeicher (61), in dem Signal-Datenwerte zur Erzeugung einer Analogsignalform abgelegt sind, einen Amplituden-Datenspeicher (62), in dem Amplituden-Datenwerte zur Beeinflussung der Amplituden der Analogsignale abgelegt sind, und einen Multiplikator (63) zur Multiplikation der Signal-Datenwerte mit den Amplituden-Datenwerten aufweist.Power supply system ( 2 . 20 ) with a power converter ( 3 . 30 ) connectable to the load for supplying a load with power, the power converter ( 3 . 30 ) a first amplifier path ( 31 - 36 ), wherein the first amplifier path ( 31 - 36 ) one from a DAC ( 41 ) is supplied supplied amplitude modulated analog signal, characterized in that the DAC ( 41 ) a logic circuit unit ( 42 ) for generating a DAC ( 41 ) is supplied upstream of the supplied digital signal, wherein the logic circuit unit ( 42 ) a signal data memory ( 61 ) in which signal data values are stored to produce an analog waveform, an amplitude data memory ( 62 ) in which amplitude data values for influencing the amplitudes of the analog signals are stored, and a multiplier ( 63 ) for multiplying the signal data values by the amplitude data values. Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Digital-Analog-Wandler (41) einen Referenzsignaleingang (44) aufweist und dem Referenzsignaleingang (44) eine Ansteuerschaltung (45) vorgeschaltet ist.Power supply system according to claim 6, characterized in that the digital-to-analog converter ( 41 ) a reference signal input ( 44 ) and the reference signal input ( 44 ) a drive circuit ( 45 ) is connected upstream.
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DE102014212439A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Method of operating a power generator and power generator
CN104994674B (en) * 2015-08-03 2017-06-06 衢州昀睿工业设计有限公司 A kind of control circuit of plasma striking power supply
DE102017206132B3 (en) 2017-04-10 2018-07-12 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG A method for generating a high frequency power with a predetermined frequency and power converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050237035A1 (en) * 2004-04-21 2005-10-27 Reilly James P Control system for a power supply
DE60316022T2 (en) * 2002-12-02 2008-06-05 Research In Motion Ltd., Waterloo METHOD AND DEVICE FOR OPTIMIZING THE EFFICIENCY OF A TRANSMITTER
WO2008150136A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Plasmart Inc. Arc detecting apparatus and arc monitoring method using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60316022T2 (en) * 2002-12-02 2008-06-05 Research In Motion Ltd., Waterloo METHOD AND DEVICE FOR OPTIMIZING THE EFFICIENCY OF A TRANSMITTER
US20050237035A1 (en) * 2004-04-21 2005-10-27 Reilly James P Control system for a power supply
WO2008150136A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Plasmart Inc. Arc detecting apparatus and arc monitoring method using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Wikipedia: Lookup-Tabelle (30. November 2012); http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Lookup-Tabelle&oldid=111124106 [abgerufen am 12.11.2013] *

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